高頻電磁暴露環(huán)境對相關作業(yè)人員氧化應激水平的影響

耿 淼,王觀筠,王子乾,吳陽勛,邱 雅,陳紅艷,羅 蕓,賈建軍,姚樹林，尹 彤

(1.解放軍總醫(yī)院第二醫(yī)學中心老年醫(yī)學研究所/國家老年疾病臨床醫(yī)學研究中心，北京 100850；2.解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學中心，北京 100850)

隨著科技的發(fā)展，電子戰(zhàn)和網絡信息成為了新的軍事領域，針對越來越多的雷達掃描、衛(wèi)星制導以及無人操控，電子對抗部隊成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的主力軍，但電子對抗中電磁輻射對作業(yè)人員帶來的負性效應也越來越突出，深入開展各類電磁環(huán)境對作業(yè)人員的健康影響的相關研究，制定更有針對性的防護政策，保障作業(yè)人員的身心健康是軍事醫(yī)學關注的重點。氧化應激是由于機體受內、外源性刺激產生大量自由基，如活性氧(reactive oxygen species，ROS)、一氧化氮(nitric oxide,NO)等，超出了機體抗氧化酶及體內抗氧化劑的清除能力而導致的一種機體應激反應，氧化應激被認為是導致衰老和疾病的一個重要因素[1]。電磁輻射中電離輻射能夠直接誘導生物體發(fā)生電離反應生成自由基，非電離輻射雖不能直接導致生物體產生自由基，但可通過影響自由基的分布和維持自由基代謝的酶類，干擾機體自由基代謝的動態(tài)平衡[2]。有研究報道，電磁輻射產生過量的自由基是引起細胞毒性損傷靶器官的關鍵[3-4]。因此，對電磁暴露環(huán)境作業(yè)人員體內氧化應激水平進行系統(tǒng)研究，是進一步制定抗氧化干預措施的關鍵。本研究通過對電子對抗部隊電磁暴露環(huán)境中作業(yè)人員的氧化應激指標進行檢測，明確長期在電磁暴露環(huán)境中作業(yè)人員機體的氧化應激水平，為進一步制定更有針對性的防護及干預措施提供依據。

1 資料與方法

1.1 研究對象

本研究選取某電子對抗部隊工作人員為研究對象，按照其工作環(huán)境分為高頻電磁暴露組(連續(xù)從事至少1年以上與高頻電磁輻射有關的工作人員)與對照組(不接觸高頻電磁輻射環(huán)境且工作時間至少1 年以上的工作人員)，排除有慢性疾病史、嚴重肝腎疾病、自身免疫系統(tǒng)疾病或遺傳性疾病、有毒物質接觸史以及近1周內患有感染性疾病者，所有入組人員均簽署知情同意書，各項目調查人員經統(tǒng)一培訓。本研究最終納入工作人員456例，其中暴露組228例，對照組228例，2組工作人員年齡、性別、BMI及工作時間比較，差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見表1。

表1 2組一般資料比較(n=228)

1.2 電磁環(huán)境監(jiān)測

本研究選取高頻電磁輻射工作區(qū)域內的8個檢測點(包括2個電磁屏蔽點，6個非屏蔽點)進行電磁場強的檢測，每個檢測點連續(xù)測量2～3次。測量采用清華大學自主研制的D-Dot傳感器(頻率帶寬為1 MHz～2 GHz，電場強度動態(tài)范圍為10～50 kV/m)。參考IEEE Std C93.5對等效平面波功率密度進行計算，依照標準《電磁環(huán)境控制限值》(GB8702-2014)對電磁輻射強度進行評價。每次測量前，均在清華大學的電磁脈沖環(huán)境和效應實驗室對傳感器進行校準，不確定度校準值為0.3 dB。

1.3 外周血氧化應激指標檢測

收集所有研究對象5 mL空腹外周靜脈血，置于EDTA管(VACUETTE?真空采血管)中，即刻離心后冷藏保存，采用南京建成科技有限公司提供的試劑盒檢測脂質過氧化物丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、還原型谷胱甘肽(glutathione，GSH)、谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)、谷胱甘肽S轉移酶(glutathione S-transferase,GST)、乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase，LDH)活性，所有操作均嚴格按照標準進行。

1.4 統(tǒng)計學分析

2 結果

2.1 暴露環(huán)境的電磁頻率和強度

本研究暴露組工作人員所處的電磁環(huán)境頻段主要在5.5 MHz～1.84 GHz，介于高頻至特高頻之間，包含超短波及微波，屬于射頻電磁場，但仍以微波輻射為主。屏蔽點內的功率密度最低小于1.15×10-4W/m2，最高可達14 W/m2；在設備附近開放區(qū)域的功率密度最低為1.82 W/m2，最高可達535.17 W/m2。開放及部分屏蔽區(qū)域的功率密度均高于《電磁環(huán)境控制限值》(GB8702-2014)的標準值0.40 W/m2。

2.2 暴露環(huán)境中氧化應激指標的改變

氧化應激指標檢測結果顯示，暴露組工作人員的GSH水平高于對照組，MDA水平低于對照組,差異均具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；2組GSH-Px、GST、SOD、LDH水平比較，差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見表2。

表2 2組氧化應激指標比較

3 討論

電子對抗部隊主要通過電磁頻譜這一特殊領域與敵進行較量，因此相關的作業(yè)崗位多暴露于高頻電磁環(huán)境下，明確電磁環(huán)境給工作人員帶來的影響并制定有效的防護措施，是保障電子對抗部隊工作人員戰(zhàn)斗力的關鍵。近年圍繞電磁輻射對機體氧化應激的影響研究越來越多，電磁暴露環(huán)境中雌鼠卵巢組織與雄鼠睪丸組織氧化應激水平顯著增高，導致卵巢結構損傷及精子質量下降，誘發(fā)生育力降低[5-6]；Esmekaya等[7]發(fā)現(xiàn)900 MHz電磁輻射導致大鼠心臟、睪丸、肺、肝組織的氧化應激損傷，表現(xiàn)為MDA、NO生成增加，GSH-Px活性降低。射頻電磁輻射主要通過氧化應激反應對神經系統(tǒng)造成損害[8]；而極低頻電磁場可能具有抗氧化和神經保護作用，手機射頻電磁場減少了過氧化氫誘導原代星形膠質細胞的ROS的生成，其可能機制是通過抑制過氧化氫誘導絲裂原活化p38蛋白激酶的磷酸化[9]。以往的研究雖已證實，電磁輻射產生生物學效應主要是通過激活活性氧系統(tǒng)來完成[10-11]，磁場強度、電磁波的類型及暴露時間都能影響氧化應激水平[12],但相關研究多限于細胞及動物水平，對于人群研究較少，因此系統(tǒng)地研究電磁暴露環(huán)境中作業(yè)人員的氧化應激水平，是制定有效防護及干預措施的關鍵。

本研究中電子對抗部隊暴露組工作人員所處的電磁環(huán)境頻段主要在5.5 MHz～1.84 GHz，位于高頻至特高頻之間，屬于射頻電磁場，以微波輻射為主。本研究采用GSH、GSH-Px、MDA、GST、SOD、LDH等氧化應激指標檢測工作人員體內氧化應激水平，結果顯示，與對照組比較，暴露組工作人員GSH水平較高，MDA水平較低,而其他指標均無差異。GSH主要在肝內合成，是機體內一種強抗氧化劑，具有很好的消除自由基的作用，是細胞抗氧化防御系統(tǒng)的主要成分，具有維持細胞正常代謝、調節(jié)機體免疫應答等重要生理功能[13]。MDA是自由基引起脂質過氧化后形成的分解產物，可作為組織氧化損傷的標志物之一，反映體內脂質過氧化的程度，在許多慢性疾病中都觀察到MDA水平升高[14]。本研究中暴露組工作人員GSH水平較高，MDA水平較低，提示本研究中的電磁暴露環(huán)境并未引起暴露人員體內氧化應激水平的變化。年齡增加可能是電磁誘導氧化應激的一個危險因素，50 Hz ELF-MF暴露10 d對抗氧化活性的影響研究顯示，與3月齡大鼠相比，19月齡大鼠的抗氧化能力較弱，暴露于電磁環(huán)境中的年輕鼠具有更強的抗氧化酶防御能力，以抵抗由ELF-MF介導的氧自由基的增加[15]。機體的適應性和自我修復能力，是機體抵抗電磁輻射誘導氧化應激的關鍵，2 100 MHz射頻輻射對大鼠大腦的影響實驗顯示，與對照組相比，暴露組暴露10 d 后大腦的氧化性DNA損傷增加，而暴露40 d后氧化性DNA損傷減少，同時MDA濃度降低[16]。上述研究證明除了暴露的持續(xù)時間和劑量外，年齡及機體的調節(jié)能力是對抗應激的防御機制的關鍵因素，防御和調節(jié)能力隨著年齡的增長而下降。本研究隊列人群相對較為年輕，機體的適應能力及調節(jié)能力較強，因此電磁暴露環(huán)境中的工作人員并未顯示出明顯的氧化應激反應。

本研究觀察到電子對抗部隊中電磁暴露環(huán)境并未誘導相關工作人員機體的氧化應激反應，推測年齡可能是機體對抗電磁輻射的保護因素，但本研究中缺少不同年齡組的電磁輻射相關分析，相關結論尚需進一步研究證實。